[发明专利]一种高效制冷系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种高效制冷系统及控制方法，涉及制冷技术领域。包括蒸发器、与蒸发器出口端连接的液体分离罐、与所述液体分离罐连接的氟泵和第一管路，所述液体分离罐上设置有进气口、出气口以及出液口，所述进气口与所述蒸发器的出口连通，所述氟泵的出口与所述蒸发器的进口连通，所述蒸发器与所述液体分离罐、所述氟泵以及所述第一管路形成第一制冷循环回路。通过比较所述实时过热度与预设过热度关系，并且比较所述实时液位与第一预设液位或者第二预设液位关系，得到比较结果，并通过控制器调控氟泵和电子膨胀阀的工作状态，实现制冷系统的高效制冷。

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，具体涉及一种高效制冷系统及控制方法。

背景技术

数据中心是为集中放置电子信息设备提供安全可靠运行环境的场所。随着边缘计算、人工智能、大数据、万物互联(IoT)、云技术等IT技术的大力发展，对数据处理、计算算力和数据传输能力等方面的要求也越来越高；因而近些年，网络运营商、互联网公司、政府、企业等各行各业对数据中心的需求程爆发式增长，数据中心的建设也向着更大规模，更高可靠性地方向迈进。数据中心内部设备在正常运行的同时散发巨大的热量，如果不能及时将热量带到室外，室内温度会快速升高，超出设备允许工作温度，将导致功能失效。因此为了使电子信息设备、供配电设备等部件能够正常运行，必须为数据中心内部配置制冷系统，以便能够及时带走热量，为各种设备提供舒适的工作环境。而制冷设备功率消耗也成为了数据中心总能耗中除电子信息设备以外的最大部分。通常使用电能利用效率(PUE：数据中心总电能消耗与电子信息设备电能消耗之比)来指示该数据中心能效优劣。该数值越接近1，则表示数据中心越高效。作为数据中心能耗大户，制冷设备能效对PUE值有重要影响。因此提高制冷设备效率对高效数据中心建设有重要意义。

目前，数据中心领域通常采用的制冷系统是传统的制冷剂蒸气压缩式机械制冷系统。如图1所示，该系统包括：蒸发器、压缩机、冷凝器、电子膨胀阀。基本工作原理为：蒸发器、压缩机、冷凝器、电子膨胀阀，图中文字描述了制冷剂在连管中的状态。基本原理解释如下：低温低压气液两相态制冷剂进入蒸发器内，吸收数据中心内部热量，完全蒸发之后变为低温低压气态制冷剂；进入压缩机后，压缩为高温高压气态制冷剂排放至室外侧冷凝器；向室外空气散热之后，制冷剂变为中温高压液态；经过电子膨胀阀节流降压，制冷剂变为低温低压两相态进入蒸发器中，以此往复。

现有的制冷系统中存在的问题是，为了保证压缩机入口吸入纯气态制冷剂，避免液态制冷剂进入压缩机造成液击损坏压缩机，需要保证蒸发器出口的气态制冷剂有较大的过热度(SH)，通常SH设置为12～15°,有些厂家甚至设置为20°，此时蒸发器中分为气液两相换热区域和过热区域，其中气液两相换热区域通过制冷剂相变，其制冷量极大，而过热区域为气态单相换热，制冷量很小。因此过热度太大会造成蒸发器换热能力变差。有些制冷系统会在压缩机吸气口增加吸气分离器，保证压缩机吸入纯气态制冷剂。但由于蒸发器流路可能分液不均匀、控制系统延迟等原因，即使配吸气分离器，也需要设置较大的过热度预设值，依然会导致蒸发器的换热能力变差。

发明内容

为了解决上述背景技术中提到的至少一个问题，本发明提供了一种高效制冷系统及控制方法，能够充分发挥蒸发器的换热能力，提高制冷系统能效，保证系统的可靠性。

本发明实施例提供的具体技术方案如下：

第一方面，提供一种高效制冷系统，包括蒸发器、与蒸发器出口端连接的液体分离罐、与所述液体分离罐连接的氟泵和第一管路，所述液体分离罐上设置有进气口、出气口以及出液口，所述进气口与所述蒸发器的出口连通，所述出液口与所述氟泵的进口连通，所述氟泵的出口与所述蒸发器的进口连通，所述蒸发器与所述液体分离罐、所述氟泵以及所述第一管路形成第一制冷循环回路。

进一步的，还包括依次连接的压缩机、冷凝器和电子膨胀阀，所述液体分离罐的出气口与所述压缩机的进口连通，所述电子膨胀阀的出口与所述压缩机的进口连通，所述蒸发器、所述液体分离罐、所述压缩机、所述冷凝器和所述电子膨胀阀形成第二制冷回路，。